(2021年整理)汽車2自由度和7自由度動力學建模仿真

1、汽車2自由度和7自由度動力學建模仿真汽車2自由度和7自由度動力學建模仿真編輯整理:尊敬的讀者朋友們：這里是精品文檔編輯中心，本文檔內(nèi)容是由我和我的同事精心編輯整理后發(fā)布的，發(fā)布之前我們對文中內(nèi)容進行仔細校對，但是難免會有疏漏的地方，但是任然希望（汽車2自由度和7自由度動力學建模仿真）的內(nèi)容能夠給您的工作和學習帶來便利。同時也真誠的希望收到您的建議和反饋，這將是我們進步的源泉，前進的動力。本文可編輯可修改，如果覺得對您有幫助請收藏以便隨時查閱，最后祝您生活愉快業(yè)績進步，以下為汽車2自由度和7自由度動力學建模仿真的全部內(nèi)容。汽車2自由度和7自由度動力學建模仿真1路面模型的建立在分析主動懸架控制過程

2、時，路面輸入是一個不可忽略的重要因素本文利用白噪聲信號為路面輸入激勵，x(t)=一2時x(t)+2兀、GUw(t)g0gV00其中，f為下截止頻率，Hz；G為路面不平度系數(shù),rw/cycle；U為前進車速,m/sec；000W為均值為零的隨機輸入單位白噪聲。上式表明，路面位移可以表示為一隨機濾波白噪聲信號。這種表示方式來源于試驗所測得的路面不平度功率譜密度(PSD)曲線的形狀我們可以將路面輸入以狀態(tài)方程的形式加到模型中：X=AX+FW|roadroadroadY=CXroadroadX二x,A=-2nf,B二2n,：GU,C二1；D=0;考慮路面為普通路面，路面不平roadgroad0road

3、00road系數(shù)G=5e-6m3/cycle；車速U=20m/s;建模中，路面隨機白噪聲可以用隨機數(shù)產(chǎn)生00(RandomNumber)或者有限帶寬白噪聲(BandLimitedWhiteNoise)來生成.本文運用帶寬白噪聲生成，運用MATLAB/simulink建立仿真模型如下：&Bind丄imrte-dWhitsNotsek=Ax+Buy=Cx-+DuState-Space圖1路面模型2汽車2自由度系統(tǒng)建模踣而輸入耳汽車2自由度和7自由度動力學建模仿真圖2汽車2自由度系統(tǒng)模型根據(jù)圖2所示,汽車2自由度系統(tǒng)模型,首先建立運動微分方程mx=K(xx)C(xx)2bbsbwsbwTOC o 1

4、-5 h zmx=K(xx)+K(xx)+C(xx)wwtwgsbwsbw整理得：.C了CKKx=xb+x+x+xbmmwmbmb2bbbb.CCKKKKx=sx+sx+sx+sAx+1xwmbmbmbmbmgwwwww式中：C為懸架阻尼，K為懸架剛度，K為輪胎剛度，m為車身質(zhì)量，m為車輪質(zhì)sstbwx、x分別為車身位移、速度、bb量，x、b速度,x為路面輸入。g選取狀態(tài)變量和輸入向量為：加速度，x、wx、x分別為車輪位移、速度、加wwX=lxxbwxxbw則可將系統(tǒng)運動方程及路面激勵寫成狀態(tài)空間矩陣形式，即：X二AX+BU其中，A為狀態(tài)矩陣，B為輸入矩陣，其值如下:ss0wKsmKbKssm

5、0w0Ktm0w0將車身加速度、輪胎動變形、懸架動行程作為性能指標，即：Y=xxxxxtbwgbw將性能指標項寫為狀態(tài)變量以及輸入信號的線性組合形式,即Y=CX+DU其中：一CsCsKsmmmbbbC=000001Ks1-0-mbD=-110-1運用MATLAB/simulink建立仿真模型如下State-SpaceState-SpaceiB-ADIDBand-LimitedWhiteMoise圖3汽車2自由度simulink模型3汽車7自由度系統(tǒng)建模圖4汽車7自由度系統(tǒng)模型根據(jù)圖2所示，汽車2自由度系統(tǒng)模型，首先建立運動微分方程:（1）（1）汽車2自由度和7自由度動力學建模仿真在俯仰角9b和

6、側(cè)傾角*較小時，車身四個端點處的垂向位移有如下關(guān)系:z=z-a0+B*bAbb2fz=z-a0-B*bBbb2fzbC=z+b0+丄B*bb2rzbD=z+b0-B*bb2r（2（3）（4）因此，車身質(zhì)心處的垂向運動方程為:(5)mz=C(z-z)+k(z-z)+C(z-z)+k(z-z)bbsAwAbAsAwAbAsBwBbBsBwBbB+C(z-z)+k(z-z)+C(z-z)+k(z-z)sCwCbCsCwCbCsDwDbDsDwDbD車身俯仰運動方程為:I6=bC(z-z)+k(z-z)+C(z-z)+k(z-z)pbsCwCbCsCwCbCsDwDbDsDwDbD-aC(z-z)+k

7、(z-z)+C(z-z)+k(z-z)sAwAbAsAwAbAsBwBbBsBwBbB車身側(cè)傾運動方程為：BI*=C(z-z)+k(z-z)-C(z-z)-k(z-z)frsAwAbAsAwAbAsBwBbBsBwBbB2B+C(z-z)+k(z-z)-C(z-z)-k(z-z)rsCwCbCsCwCbCsDwDbDsDwDbD2四個非簧載質(zhì)量的垂向運動方程分別為：TOC o 1-5 h zmz=k(z-z)+k(z-z)+C(z-z)(8)wAwAtAgAwAsAbAwAsAbAwAmz=k(z-z)+k(z-z)+C(z-z)(9)wBwBtBgBwBsBbBwBsBbBwBmz=k(z-

8、z)+k(z-z)+C(z-z)(10)wCwCtCgCwCsCbCwCsCbCwCmz=k(z-z)+k(z-z)+C(z-z)(11)wDwDtDgDwDsDbDwDsDbDwD以上（5）（11）七個微分方程代表了七自由度整車動力學模型。取z、6、*、bbz、z、z和z為狀態(tài)變量建立形如MX+CX+KX=KZ的微分矩陣方程，得：wAwBwCwDtgmzbb1+(C+C+C+C)z+(-aC-aC+bC+bC)6+-(BC-BC+BC-BC)*sAsBsCsDbsAsBsCsDb2fsAfsBrsCrsD-Cz-Cz-Cz-CzsAwAsBwBsCwCsDwD+(K+K+K+K)z+(-aK

9、-aK+bK+bK)6+丄(BK-BK+BK-BK)*sAsBsCsDbsAsBsCsDb2fsAfsBrsCrsD-Kz-Kz-Kz-Kz=0sAwAsBwBsCwCsDwD汽車2自由度和7自由度動力學建模仿真汽車2自由度和7自由度動力學建模仿真Ipb+(aCaC+bC+bC)z+(a2C+a2C+b2C+b2C)0TOC o 1-5 h zsAsBsCsDbsAsBsCsDb1+-(aBC+aBC+bBCbBC)(|)+aCz+aCzbCzbCz2fsAfsBrsCrsDsAwAsBwBsCwCsDwD+(aKaK+bK+bK)z+(a2K+a2K+b2K+b2K)0sAsBsCsDbsA

10、sBsCsDb+-(aBK+aBK+bBKbBK)(+aKz+aKzbKzbKz=02fsAfsBrsCrsDsAwAsBwBsCwCsDwDI()r-+-(BCBC+BCBC)z+-(aBC+aBC+bBCbBC)014)2fsAfsBrsCrsDb2fsAfsBrsCrsDb-BCBCBCBC+(B2C+B2C+B2C+B2C)(fzhfzr_zhr_z4fsAfsBrsCrsD2wA2wB2wC2wD+-(BKBK+BKBK)z+-(aBK+aBK+bBKbBK)0BKBKrsCz+1sDz=02wC2wD2fsAfsBrsCrsDb2fsAfsBrsCrsDb+-(B2K+B2K+B2

11、K+B2K)(Bz+BfBz4fsAfsBrsCrsD2wA2wBmwBmwCmwD)Cz+aC0BfCsA(+CzKz+aK0m)z)wAwAsAbsAb-Cz+aC0+BfCsB(+Cz-Kz+aK2sBwBsBbwBsBbsBbsBwCCz)bC0)sCbsCbsAwAsAbsAb20+BB(+(K+K)z2sBtBwBsBbBC(+Cz-Kz-bK0-BK7SC2sCwCsCbsCb了sC(+(K+K)z2sCtCwCBCBK:CzbC0+-r-sD(+CzKzbK0+-t-sd(+(K+K)zwDsDbsDb2sDwDsDbsDb2sDtDwD-a(+(K+K)ztAwAKztBgB

12、KztCgC=KztDgDsA16)17)18)=KztAgA15)取微分方程(12)(18)的各項系數(shù),得到質(zhì)量矩陣m、阻尼矩陣c、剛度矩陣K和輸入矩陣K：tmL,000000_b0Ip0000000I000000r0mwA0000000mwB0000000mwC0000000mwDM_0000一00000000K=K000ttA0K000tB0K000tC0KtDC+C+C+CaCaC+bC+bCsAsBsCsDsAsBsCsDaCaC+bC+bCa2C+a2C+b2C+b2CsAsBsCsDsAsBsCsD-(BCBC+BCBC)(aBC+aBC+bBCbBC)2fsAfsBrsCrsD

13、2fsAfsBrsCrsDCaCsAsACaCsBsBCbCsCsCCbCsDsD-(BCBC+BCBC)CCCC2fsAfsBrsCrsDsAsBsCsD(aBC+aBC+bBCbBC)aCaCbCbC2fsAfsBrsCrsDsAsBsCsDBCBCBCBC-(B2C+B2C+B2C+B2C)fsBrsCrsD4fsAfsBrsCrsD2222BCC0002sABCfsB0C002sBBCrsC00C02sCBCrsD-000C2sDK+K+K+KaKaK+bK+bKsAsBsCsDsAsBsCsDaKaK+bK+bKa2K+a2K+b2K+b2KsAsBsCsDsAsBsCsD(BKBK

14、+BKBK)-(aBK+aBK+bBKbBK)2fsAfsBrsCrsD2fsAfsBrsCrsDKaKsAsAKaKsBsBKbKsCsCKbKsDsD-(BKBK+BKBK)KKKK2fsAfsBrsCrsDsAsBsCsD-(aBK+aBK+bBKbBK)aKaKbKbK2fsAfsBrsCrsDsAsBsCsDBKBKBKBK-(B2K+B2K+B2K+B2K)ffsBrsCrsD4fsAfsBrsCrsD2222BKfSAK+K0002sAtABKfsB0K+K002sBtBBKrsC00K+K02sCtCBKrsD000K+KC=K=2sDtD微分方程中,下標A、B、C、D分別表示左前、右